最近，由来自维也纳大学的量子物理学家Markus Arndt领导的一个国际研究小组在单个蛋白质离子的检测方面取得了突破性进展。由于一种能量灵敏度高、量子效率几乎达到了100%的超导纳米线探测器，它在低能量下的探测效率要比传统离子探测器高出1000倍。与传统的探测器相比，这种超导纳米线探测器还能通过撞击能量区分大分子。这使得它可以更灵敏地检测单个蛋白质离子，并能在质谱分析中提供更多信息。这项研究成果最近被发表在《科学进展》杂志上。

在该研究中，由维也纳大学与代尔夫特的Single Quantum、洛桑联邦理工学院、MSVision和巴塞尔大学等合作伙伴组成的欧洲联盟(由维也纳大学领导和协调)，他们首次展示了在所谓的四极杆质谱法中使用超导纳米线作为优秀的蛋白质束探测器。这种待分析样品中的离子被送入到四极杆质谱仪并进行过滤。

来自维也纳大学物理系量子纳米物理学组的项目负责人Markus Arndt解释说："如果我们现在使用超导纳米线代替传统的探测器，我们甚至可以识别出在低能量状态下撞击探测器的粒子。"

这种探测方法是由纳米线探测器中的一种特殊材料的超导性来实现的。它的关键在于纳米线在极低的温度下会进入超导状态，在这种状态下，纳米线将失去电阻，从而允许电流进行无损流动。而进入的离子会激发超导纳米线，使其恢复到正常导电状态(量子跃迁)。在这种跃迁期间，纳米线电特性的变化可以作为一种检测信号。

论文第一作者Marcel Strauß表示："我们使用的纳米线探测器，它利用了从超导态到正常导电态的量子转变，因此它可以比传统离子探测器的性能高出三倍。此外，配备这种量子传感器的质谱仪不仅能根据分子的质量和电荷状态来区分分子，还能根据分子的动能对其进行分类。这就提高了检测能力，并可能会得到更高的空间分辨率。"

纳米线探测器可以在质谱分析、分子光谱分析、分子偏转测量以及分子量子干涉测量等领域找到新的应用。因为这些领域都需要高效率和高分辨率的探测器，尤其是在低撞击能量的情况下。(编译:Tmac)